逻辑函数的卡诺图化简

逻辑函数的卡诺图化简默认分类2009-11-21 13:33:47 阅读74 评论0 字号：大中小逻辑函数有四种表示方法，分别是真值表、逻辑函数式、逻辑图和卡诺图。

前三种方法在1.3.4中已经讲过，此处首先介绍逻辑函数的第四种表示方法－卡诺图表示法。

1.5.1 用卡诺图表示逻辑函数1．表示最小项的卡诺图（1）相邻最小项若两个最小项只有一个变量为互反变量，其余变量均相同，则这样的两个最小项为逻辑相邻，并把它们称为相邻最小项，简称相邻项。

例如三变量最小项ABC和AB，其中的C和为互反变量，其余变量AB都相同，故它们是相邻最小项。

显然两个相邻最小项相加可以合并为一项，消去互反变量，如。

（2）最小项的卡诺图将n 变量的2n 个最小项用2n 个小方格表示，并且使相邻最小项在几何位置上也相邻且循环相邻，这样排列得到的方格图称为n 变量最小项卡诺图，简称为变量卡诺图。

二变量、三变量、四变量的卡诺图如图1-17所示。

图1-17变量卡诺图注意：卡诺图一般画成正方形或矩形，卡诺图中小方格数应为2n 个；变量取值的顺序按照格雷码排列。

几何相邻的三种情况：①相接——紧挨着，如m5和m7、m8和m12等；②相对——任意一行或一列的两头（即循环相邻性，也称滚转相邻性）如m4和m6、m8和m10 、m3和m11等；相重——对折起来位置相重合，如五变量卡诺图中m19和m23、m25和m29等，显然相对属于相重的特例。

2．逻辑函数的卡诺图上面讲的是空白卡诺图，任何逻辑函数都可以填到与之相对应的卡诺图中，称为逻辑函数的卡诺图。

对于确定的逻辑函数的卡诺图和真值表一样都是唯一的。

（1）由真值表填卡诺图由于卡诺图与真值表一一对应，即真值表的某一行对应着卡诺图的某一个小方格。

因此如果真值表中的某一行函数值为“1”，卡诺图中对应的小方格填“1”；如果真值表的某一行函数值为0”，卡诺图中对应的小方格填“0”。

即可以得到逻辑函数的卡诺图。

【例1-18】已知逻辑函数,画出表示该函数的卡诺图解:逻辑函数的真值表如表1-14所示。

数字电路基础 120 第7章 A ACD CE DE =+++（吸收律） A CD CE DE =+++（吸收律） A CD (C =+++A CD CDE =++（摩根定律） A CD E =++（吸收律） 例7.12 化简逻辑式 Y B(ABC AB ABC)=++ 解： Y B(ABC AB ABC)=++B[AB(C C)AB]++B(AB AB)+（吸收律） AB =（吸收律） 配项法与合项法相反，就是给某个与项乘上A A +，以寻找新的组合关系，使化简继续进行。

例7.13 化简逻辑式Y AB BC BC AB =+++ 解： Y AB BC BC AB =+++ AB(C C)BC(A A)BC AB =+++++（配项法） ABC ABC ABC ABC BC AB =+++++(ABC BC)AC(B B)ABC AB =+++++ （合并）BC AC AB =++（吸收律） 7.4.5 逻辑函数的卡诺图化简逻辑函数的代数法化简法由于没有统一的规范，通常需要个人的经验和技巧。

因此，对于较复杂的逻辑函数用代数法化简往往很麻烦，而且化简的逻辑函数是否为最简式有时也不容易判断。

下面介绍的逻辑函数化简方法是由美国工程师卡诺（Karnaugh ）在1953年首先提出的，故称为卡诺图法。

利用卡诺图化简逻辑函数比较直观方便，容易化为最简形式。

因此，在逻辑电路设计中被广泛应用。

1．最小项和最小项表达式（1）最小项的概念。

最小项：n 个变量X 1，X 2，…X n 的最小项，是n 个变量的逻辑乘，每一个变量既可以是原变量X i ，也可以是反变量X i 。

每一个变量均不可缺少。

如有A ，B 两个变量时，最小项为：AB ，AB ，AB ，AB ，共有22 =4个最小项。

以此类推，3个变量就有8个最小项；4个变量有16个最小项。

最小项用小写字母m 表示，它们的下标的数字为二进制数相对应的十进制数的数值。

第十章 数字逻辑根底补充：逻辑函数的卡诺图化简法1．图形图象法：用卡诺图化简逻辑函数，求最简与或表达式的方法。

卡诺图是按一定规则画出来的方框图。

优点：有比拟明确的步骤可以遵循，结果是否最简，判断起来比拟容易。

缺点：当变量超过六个以上，就没有什么实用价值了。

公式化简法优点：变量个数不受限制缺点：结果是否最简有时不易判断。

2．最小项〔1〕定义：是一个包括所有变量的乘积项，每个变量均以原变量或反变量的 形式出现一次。

注意：每项都有包括所有变量，每个乘积它中每个变量出现且仅出项1次。

如：Y=F 〔A ，B 〕 〔2个变量共有4个最小项B A B A B A AB 〕Y=F 〔A ，B ，C 〕 〔3个变量共有8个最小项C B A C B A C B A BC A C B A C B A C AB ABC 〕结论： n 变量共有2n 个最小项。

三变量最小项真值表〔2〕最小项的性质①任一最小项，只有一组对应变量取值使其值为1：②任意两个最小项的乘种为零；③全体最小项之和为1。

〔3〕最小项的编号：把与最小项对应的变量取值当成二进制数，与之相应的十进制数，就是该最小项的编号，用m i 表示。

3．最小项表达式——标准与或式任何逻辑函数都可以表示为最小项之和的形式——标准与或式。

而且这种形式是惟一的，即一个逻辑函数只有一种最小项表达式。

例1．写出以下函数的标准与或式：Y=F(A,B,C)=AB+BC+CA解：Y=AB(C +C)+BC(A +A)+CA(B +B) =ABC C B A ABC BC A ABC C AB +++++ =ABC C B A BC A C AB +++=3567m m m m +++例2.写出以下函数的标准与或式：C B AD AB Y ++=解：))()(C B D A B A Y +++=（ ＝）8,7,6,5,4,1,0(m ∑列真值表写最小项表达式。

4．卡诺图〔1〕．卡诺图及其画法：把最小项按照一定规则排列而构成的方格图。

逻辑函数的卡诺图化简法逻辑函数的卡诺图化简法由前面的学习得知，利用代数法可以使逻辑函数变成较简单的形式。

但要求熟练掌握逻辑代数的基本定律，而且需要一些技巧，特别是经化简后得到的逻辑表达式是否是最简式较难确定。

运用卡诺图法可以较简便的方法得到最简表达式。

但首先需要了解最小项的概念。

一、最小项的定义及其性质1.最小项的基本概念由A、B、C三个逻辑变量构成的许多乘积项中有八个被称为A、B、C的最小项的乘积项，它们的特点是1. 每项都只有三个因子2. 每个变量都是它的一个因子3. 每一变量或以原变量(Ａ、Ｂ、Ｃ)的形式出现，或以反（非）变量(Ａ、Ｂ、Ｃ)的形式出现，各出现一次一般情况下，对ｎ个变量来说，最小项共有2n个，如n ＝3时，最小项有23＝8个2.最小项的性质为了分析最小项的性质，以下列出３个变量的所有最小项的真值表。

由此可见，最小项具有下列性质：（1）对于任意一个最小项，只有一组变量取值使得它的值为1，而在变量取其他各组值时，这个最小项的值都是0。

（2）不同的最小项，使它的值为1的那一组变量取值也不同。

（3）对于变量的任一组取值，任意两个最小项的乘积为0。

（4）对于变量的任一组取值，全体最小项之和为1。

3.最小项的编号最小项通常用mi表示，下标i即最小项编号，用十进制数表示。

以ABC为例，因为它和011相对应，所以就称ABC是和变量取值011相对应的最小项，而011相当于十进制中的3，所以把ABC记为m3按此原则，3个变量的最小项二、逻辑函数的最小项表达式利用逻辑代数的基本公式，可以把任一个逻辑函数化成一种典型的表达式，这种典型的表达式是一组最小项之和，称为最小项表达式。

下面举例说明把逻辑表达式展开为最小项表达式的方法。

例如，要将化成最小项表达式,这时可利用的基本运算关系,将逻辑函数中的每一项都化成包含所有变量A、B、C的项，然后再用最小项下标编号来代表最小项，即又如，要将化成最小项表达式，可经下列几步：（1）多次利用摩根定律去掉非号，直至最后得到一个只在单个变量上有非号的表达式；（2）利用分配律除去括号，直至得到一个与或表达式；（3）在以上第5个等式中，有一项AB不是最小项（缺少变量C），可用乘此项，正如第6个等式所示。